張何境

(福建華電邵武發(fā)電有限公司，福建 邵武 354000)

0 引言

福建華電邵武發(fā)電有限公司(下簡(jiǎn)稱邵武發(fā)電公司)處于福建電網(wǎng)北部末端，現(xiàn)有2臺(tái)125 MW機(jī)組。隨著國(guó)家節(jié)能減排和“上大壓小”政策的實(shí)施，2008年6月，福建省經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)、物價(jià)局聯(lián)合下發(fā)閩經(jīng)貿(mào)能源〔2008〕393號(hào)文件，明確定位邵武發(fā)電公司2臺(tái)機(jī)組為全省應(yīng)急備用機(jī)組。應(yīng)急就意味著機(jī)組應(yīng)確保在電網(wǎng)需要時(shí)開(kāi)得起、發(fā)得滿、穩(wěn)得住。由于設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)，給鍋爐安全可靠保養(yǎng)帶來(lái)了極大的困難。以往長(zhǎng)期停(備)用鍋爐(連續(xù)停用1個(gè)月以上)采用氣相緩蝕劑法和氨水法保養(yǎng)均無(wú)法滿足長(zhǎng)期停運(yùn)鍋爐安全性和經(jīng)濟(jì)性的要求，也不適應(yīng)電網(wǎng)對(duì)機(jī)組的應(yīng)急要求。

1 鍋爐停運(yùn)產(chǎn)生的腐蝕原因和危害

鍋爐停止運(yùn)行后，外界空氣必然大量進(jìn)入汽水系統(tǒng)內(nèi)部，雖然鍋爐已經(jīng)放水，但管子內(nèi)壁往往因?yàn)槭艹倍街粚铀ぃ諝庵械难跞芙庥谒ざa(chǎn)生腐蝕。如果不采取保養(yǎng)措施，鍋爐汽水系統(tǒng)金屬內(nèi)壁很容易遭到溶解氧的腐蝕，尤其當(dāng)停用鍋爐的管子內(nèi)壁附著沉積物或水渣時(shí)，更會(huì)加快腐蝕速度。

鍋爐停用時(shí)發(fā)生的金屬腐蝕與鍋爐運(yùn)行時(shí)發(fā)生的金屬腐蝕一樣，都屬于電化學(xué)腐蝕，腐蝕損傷呈潰瘍狀，比鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中因?yàn)槌醪粡氐锥l(fā)生的腐蝕更為嚴(yán)重。這主要是因?yàn)殄仩t停用時(shí)進(jìn)入鍋內(nèi)的氧量多，而且在停運(yùn)期間鍋爐各個(gè)部位都能發(fā)生腐蝕，更為嚴(yán)重的是停用鍋爐腐蝕產(chǎn)物在鍋爐運(yùn)行時(shí)大量進(jìn)入爐水中，使?fàn)t水的含鐵量增加，加劇爐管中沉積物的形成，停用時(shí)的腐蝕還使?fàn)t管金屬表面粗糙度增加，這都成為停運(yùn)鍋爐金屬管壁腐蝕的促進(jìn)因素。

2 現(xiàn)有鍋爐保養(yǎng)方法的選擇和比較

為保證熱力設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，鍋爐熱力設(shè)備在停(備)用期間，由于停用設(shè)備所處的狀態(tài)、停用期限的長(zhǎng)短、防銹蝕材料的供應(yīng)及其質(zhì)量情況、設(shè)備系統(tǒng)的嚴(yán)密程度、周圍環(huán)境溫度和防銹蝕方法本身的工藝要求存在差異，各有優(yōu)缺點(diǎn)，所以選擇合適的保養(yǎng)方法尤為重要。長(zhǎng)期停(備)用鍋爐內(nèi)部保養(yǎng)以降低鍋爐汽水系統(tǒng)管壁內(nèi)部空氣濕度、保持受熱面干燥或在金屬表面形成保護(hù)膜與空氣隔絕以防止鍋爐受熱面和管道發(fā)生銹蝕、結(jié)垢，避免鍋爐爆管等事故的發(fā)生?，F(xiàn)有的保養(yǎng)方法主要分為干保養(yǎng)法和濕保養(yǎng)法2大類。

2.1 停(備)用鍋爐干保養(yǎng)法

2.1.1 熱爐帶壓放水余熱烘干法

鍋爐滑參數(shù)停運(yùn)過(guò)程中，當(dāng)主蒸汽溫度降至500 ℃以下時(shí)加入停爐保養(yǎng)液DH-6。鍋爐熄滅后，迅速關(guān)閉各擋板和爐門，封閉爐膛，防止熱量過(guò)快散失。當(dāng)鍋爐壓力降至0.5～0.8 MPa、汽包各點(diǎn)壁溫低于180 ℃、汽包上下壁溫差不大于25 ℃、過(guò)熱器后煙溫不超200 ℃時(shí)，開(kāi)啟相應(yīng)疏放水門放水，當(dāng)壓力降至0.2 MPa時(shí)開(kāi)啟爐頂部各系統(tǒng)空氣門，迅速放盡鍋內(nèi)存水，同時(shí)采取自然通風(fēng)法將鍋內(nèi)濕氣排出，利用爐膛余熱烘干受熱面。

2.1.2 負(fù)壓余熱烘干法

鍋爐停運(yùn)后，壓力降至規(guī)定值0.5～0.8 MPa，迅速放盡鍋內(nèi)存水，然后立即對(duì)系統(tǒng)抽真空，加速向鍋內(nèi)引入空氣，排出鍋內(nèi)濕氣，以提高烘干效果。

2.1.3 鄰爐熱風(fēng)烘干法

熱爐帶壓放水后，爐膛溫度降至100 ℃左右時(shí)，如果鄰爐運(yùn)行，開(kāi)啟熱風(fēng)聯(lián)絡(luò)門送入220～300 ℃的熱風(fēng)，補(bǔ)充爐膛余熱的不足，繼續(xù)將爐膛內(nèi)烘干直至合格。

2.1.4 充氮法

分為汽側(cè)充氮和水汽兩側(cè)充氮。汽側(cè)充氮是在鍋爐停運(yùn)后，汽壓大于0.5 MPa且保持正常水位時(shí)，先完成鍋爐換水，在汽壓降至0.5 MPa時(shí)，充入氮?dú)?，然后在保持氮壓的條件下，對(duì)爐內(nèi)水進(jìn)行氨-聯(lián)氨處理。水汽兩側(cè)(或稱整爐)充氮，是在汽壓降至0.5 MPa時(shí)充入氮?dú)?，并在保持氮壓的條件下排盡爐水，維持氮壓在規(guī)定值，防止空氣進(jìn)入鍋內(nèi)。

2.1.5 氣相緩蝕劑法

鍋爐停運(yùn)后，利用熱爐帶壓放水烘干法放盡鍋爐內(nèi)積水，使鍋內(nèi)空氣濕度小于90%，氣化后的氣相緩蝕劑(如C13H26N2O2，(NH4)2CO3等)從鍋爐底部定排集箱和省煤器專用管充入，使其自下而上逐漸充滿整個(gè)鍋爐，當(dāng)鍋內(nèi)氣相緩蝕劑含量達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)(pH值>9)時(shí)，停止充入氣相緩蝕劑并迅速封閉鍋爐。每周定期分析鍋內(nèi)氣體pH值，如低于標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)氣，維持爐管內(nèi)氣體pH值在要求范圍內(nèi)，以達(dá)到鍋爐保養(yǎng)的目的。設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

圖1 氣相緩蝕劑氣化充氣系統(tǒng)示意圖

采用氣相緩蝕劑法時(shí)需要注意施工的安全性，C13H26N2O2為白色粉末狀物質(zhì)，有氨味，不得與皮膚接觸，切勿使其濺入眼內(nèi)；C13H26N2O2為可燃物，不應(yīng)與明火接觸；氣相緩蝕劑((NH4)2CO3或C13H26N2O2)對(duì)銅質(zhì)部件有腐蝕，銅質(zhì)部件連接處的儀表、變送器、水位計(jì)、機(jī)側(cè)加熱器、凝結(jié)器銅管等部件應(yīng)在使用前做好可靠隔離措施。

2.2 停(備)用鍋爐濕保養(yǎng)法

2.2.1 氨水法與氨-聯(lián)氨法

鍋爐停運(yùn)后，壓力降至0 MPa，放盡鍋內(nèi)存水，用除鹽水配制氨的質(zhì)量濃度為500～700 mg/L的溶液(用軟化水配制氨溶液，則氨的質(zhì)量濃度應(yīng)為1 000 mg/L)，或聯(lián)氨的質(zhì)量濃度為200 mg/L的氨-聯(lián)氨溶液(用氨水調(diào)整pH值至10.0～10.5)，用加藥泵經(jīng)鍋爐底部反上水系統(tǒng)逆行通過(guò)疏水門送入鍋內(nèi)，當(dāng)送入的藥液量約為過(guò)熱器容積2倍時(shí)，再經(jīng)省煤器放水門同時(shí)向鍋內(nèi)進(jìn)藥，直至充滿鍋爐。通過(guò)采取氮?dú)夥忾]措施防止空氣漏入。

2.2.2 蒸汽壓力法

鍋爐停運(yùn)后,關(guān)閉爐膛各擋板、爐門、各放水門和取樣門，減少爐膛熱量損失，對(duì)鍋爐進(jìn)行保溫保壓，當(dāng)自然降壓至0.5～1.0 MPa時(shí)，重新用油槍升溫升壓。利用鍋爐殘余壓力，防止空氣漏入。

2.2.3 給水壓力法

鍋爐停運(yùn)后，壓力降至0 MPa，用給水泵向鍋爐灌滿除氧水，頂壓保持鍋爐壓力在0.5～1.0 MPa，如果壓力下降應(yīng)啟動(dòng)給水泵頂壓，以防止空氣漏入。

2.3 停(備)用鍋爐保養(yǎng)方法選擇和監(jiān)督內(nèi)容

停(備)用鍋爐保養(yǎng)方法見(jiàn)表1，停(備)用鍋爐保養(yǎng)監(jiān)督項(xiàng)目見(jiàn)表2。

邵武發(fā)電公司作為電網(wǎng)應(yīng)急備用機(jī)組，根據(jù)應(yīng)急備用特點(diǎn)，機(jī)組履行電網(wǎng)應(yīng)急發(fā)電職責(zé)時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)機(jī)組就應(yīng)具備應(yīng)急發(fā)電條件。若采用氨水法與氨-聯(lián)氨法鍋爐長(zhǎng)期停(備)用濕法保養(yǎng)，因機(jī)組啟動(dòng)前鍋爐要進(jìn)行多次沖洗，操作復(fù)雜，解除備用鍋爐沖洗時(shí)間長(zhǎng)，排出的保養(yǎng)氨水處理困難(可能造成環(huán)境污染)，需消耗大量的除鹽水，耗電量大，經(jīng)2次試用后不再考慮。長(zhǎng)期干法保養(yǎng)中氣相緩蝕劑法雖無(wú)此局限，但保養(yǎng)的前提條件是鍋爐受熱面管壁內(nèi)無(wú)積水，對(duì)濕度有嚴(yán)格要求。而各干法保養(yǎng)鍋爐停用后均很難達(dá)到不積水要求。原有干法保養(yǎng)在鍋爐檢修和定檢時(shí)，省煤器、過(guò)熱器U形受熱面、減溫水系統(tǒng)及部分爐外管均出現(xiàn)不同程度的積水，鍋爐管壁內(nèi)部結(jié)垢和銹蝕明顯，保養(yǎng)效果差。開(kāi)機(jī)前鍋爐各系統(tǒng)均要沖洗2次以上水質(zhì)才合格，延長(zhǎng)鍋爐啟動(dòng)時(shí)間，增大了鍋爐保養(yǎng)和啟動(dòng)的成本。

為了切實(shí)履行好機(jī)組應(yīng)急發(fā)電職責(zé)，防止長(zhǎng)期停(備)用鍋爐因保養(yǎng)不當(dāng)發(fā)生銹蝕，引起受熱面因結(jié)垢腐蝕、爆管、水質(zhì)不合格等現(xiàn)象而影響應(yīng)急發(fā)電，邵武發(fā)電公司在積極尋求福建電力科學(xué)研究院的技術(shù)理論支持后，組織相關(guān)人員通過(guò)調(diào)研、試驗(yàn)、分析和總結(jié)，對(duì)比現(xiàn)有不同保養(yǎng)方法的優(yōu)劣，首先采用正壓熱風(fēng)吹干法對(duì)鍋爐進(jìn)行保養(yǎng)，多次使用后發(fā)現(xiàn)該方法保養(yǎng)操作頻繁、耗電量大、時(shí)間長(zhǎng)。為了兼顧保養(yǎng)效果和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)長(zhǎng)期停(備)用鍋爐熱力系統(tǒng)優(yōu)化采用了正壓熱風(fēng)吹干加氣相緩蝕劑法保養(yǎng)。

3 正壓熱風(fēng)吹干加氣相緩蝕劑法保養(yǎng)

正壓熱風(fēng)吹干加氣相緩蝕劑法需要儀用空壓機(jī)和1套正壓熱風(fēng)吹干保養(yǎng)裝置。通過(guò)近幾年不斷優(yōu)化和實(shí)踐檢驗(yàn)，該方法不僅適應(yīng)性強(qiáng)，而且安全、可靠、經(jīng)濟(jì)且操作簡(jiǎn)單。

表1 停(備)用鍋爐保養(yǎng)方法

表2 停(備)用鍋爐保養(yǎng)監(jiān)督項(xiàng)目表

3.1 原理

鍋爐停用后，用熱爐帶壓放水法放盡爐內(nèi)積水。鍋爐爐膛和尾部豎井煙道所對(duì)應(yīng)的過(guò)熱器、再熱器及水冷壁外爐膛余熱較高，以儀用空壓機(jī)為動(dòng)力源，將壓縮空氣經(jīng)過(guò)1個(gè)特制的熱風(fēng)吹干停爐保養(yǎng)裝置脫水、脫油、濾塵，控制空氣流量不低于25 m3/min，壓力在0.5 MPa以上，溫度在160～250 ℃，從鍋爐的過(guò)熱器和再熱器出口聯(lián)箱吹入帶壓熱空氣，逐個(gè)從鍋爐過(guò)熱器疏放水門、定排系統(tǒng)排污管、給水操作平臺(tái)疏放水管等部位吹出，使帶壓熱空氣在鍋爐爐管內(nèi)形成一個(gè)完整的對(duì)流系統(tǒng)，利用空氣壓力將鍋爐系統(tǒng)中的部分殘余積水吹出，另一部分積水被爐膛余熱和熱空氣加熱而蒸發(fā)，形成蒸汽后吹出。當(dāng)管壁溫度和管內(nèi)溫度比大氣溫度高5 ℃以上，根據(jù)露點(diǎn)原理，爐管內(nèi)壁將不產(chǎn)生水露，達(dá)到干燥保養(yǎng)防銹的目的。鍋爐大修水壓試驗(yàn)后，熱風(fēng)吹干保養(yǎng)前應(yīng)先用機(jī)側(cè)射水泵對(duì)鍋爐抽濕、抽真空，隨后用同樣方法進(jìn)行吹干。正壓熱風(fēng)吹干結(jié)束后應(yīng)及時(shí)關(guān)閉鍋爐汽水系統(tǒng)所有閥門，防止外界空氣進(jìn)入。長(zhǎng)期停(備)用鍋爐管壁內(nèi)部濕度和溫度隨外界環(huán)境而變化，每月應(yīng)進(jìn)行2～4次正壓熱風(fēng)吹干保養(yǎng)。

3.2 裝置投運(yùn)操作方法

(1)啟動(dòng)2臺(tái)儀用空壓機(jī)，將空壓機(jī)自動(dòng)加載壓力設(shè)為0.55 MPa，自動(dòng)卸載壓力設(shè)為0.75 MPa。

(2)開(kāi)啟保養(yǎng)裝置所有疏水門，開(kāi)啟油水分離器進(jìn)氣門，開(kāi)啟保養(yǎng)裝置加熱器串閥，先對(duì)裝置進(jìn)行疏水。

(3)檢查開(kāi)啟保養(yǎng)裝置出口門，開(kāi)啟向#1(#2)爐進(jìn)氣電動(dòng)門、過(guò)熱器集箱向空排氣經(jīng)過(guò)2道門，關(guān)閉過(guò)熱器集箱向空排氣經(jīng)過(guò)1道門。

(4)檢查保養(yǎng)裝置控制柜電源正常，開(kāi)啟電源鑰匙開(kāi)關(guān)，按“啟動(dòng)”按鈕。

(5)根據(jù)需要設(shè)定好溫度表上的加熱溫度和高報(bào)警溫度，再將電壓調(diào)整器由“手動(dòng)”轉(zhuǎn)調(diào)至“自動(dòng)”位置(檔位根據(jù)溫度需要調(diào)至6檔以上)，此時(shí)控制柜根據(jù)設(shè)定的溫度自動(dòng)加熱。

(6)當(dāng)溫度升至100 ℃時(shí)，開(kāi)啟過(guò)熱器集箱向空排氣經(jīng)過(guò)1道電動(dòng)門，關(guān)閉向空排氣經(jīng)過(guò)2道門，除油水分離器和保養(yǎng)裝置過(guò)濾器集箱疏水留1圈外，關(guān)閉其他疏水，開(kāi)始向#1(#2)鍋爐供氣，調(diào)整保養(yǎng)裝置進(jìn)氣總門，控制空氣流量大于25 m3/min，氣壓大于0.3 MPa運(yùn)行。

(7)按標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收吹干合格后，停用熱風(fēng)吹干裝置和儀用空壓機(jī)，將系統(tǒng)各閥門恢復(fù)至吹干前狀態(tài)，斷開(kāi)裝置電源。設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 正壓熱風(fēng)吹干保養(yǎng)法系統(tǒng)示意圖

3.3 裝置運(yùn)行注意事項(xiàng)

(1)保養(yǎng)裝置投入運(yùn)行時(shí)，裝置出口空氣壓力不小于0.1 MPa，否則加熱電源將自動(dòng)退出。

(2)保養(yǎng)裝置投入運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)內(nèi)空氣要流通，投運(yùn)時(shí)按先通氣，后通電的原則進(jìn)行操作。

(3)保養(yǎng)裝置運(yùn)行期間，油水分離器和過(guò)濾器集箱疏水門應(yīng)保持微開(kāi)狀態(tài)，嚴(yán)禁關(guān)閉。

(4)保養(yǎng)裝置投用期間，加強(qiáng)汽包壁溫和過(guò)熱器各段溫度監(jiān)視。

(5)停用后保養(yǎng)裝置集氣箱所有疏水門保持全開(kāi)。

(6)保養(yǎng)裝置投用前，確保保養(yǎng)裝置“加熱溫度”和“高限報(bào)警溫度”設(shè)置正確，并將控制扭放在自動(dòng)檔位。

(7)保養(yǎng)裝置運(yùn)行后，控制柜上溫度測(cè)點(diǎn)選擇開(kāi)關(guān)切至“加熱器”位置。

(8)鍋爐運(yùn)行期間，司爐應(yīng)確認(rèn)過(guò)熱器出口集箱向空排3道門已開(kāi)啟，對(duì)應(yīng)熱風(fēng)進(jìn)氣門關(guān)閉，確保鍋爐和保養(yǎng)裝置安全。

3.4 保養(yǎng)操作方法

停用鍋爐熱爐帶壓放盡爐水后，立即投入正壓熱風(fēng)吹干保養(yǎng)系統(tǒng)，將鍋爐管壁內(nèi)部吹干，待管壁內(nèi)部濕度滿足要求后，再按氣相緩蝕劑法對(duì)鍋爐進(jìn)行保養(yǎng)。

3.5 經(jīng)濟(jì)性分析

正壓熱風(fēng)吹干加充氣相緩蝕劑法和單一正壓熱風(fēng)吹干法保養(yǎng)效果均能滿足要求。后者的經(jīng)濟(jì)性較差，且每月根據(jù)季節(jié)不同要重復(fù)做2～4次(8～12 h)，時(shí)間長(zhǎng)，工作量大，操作復(fù)雜，消耗大量電能；而采用正壓熱風(fēng)吹干加充氣相緩蝕劑法只需消耗少量的藥品費(fèi)，省去了大量電費(fèi)支出。所以從2010年起，單一正壓熱風(fēng)吹干法保養(yǎng)已不再使用。

空壓機(jī)額定功率為132 kW，加熱裝置額定功率為180 kW，正壓熱風(fēng)吹干法月耗電量為(132+132+180)×4×12×2=42 624(kW·h)，每月保養(yǎng)4次。其中，年多支出電費(fèi)42 624×0.46×12=235 284(元)。

邵武發(fā)電公司長(zhǎng)期停(備)用鍋爐采用正壓熱風(fēng)吹干加充氣相緩蝕劑保養(yǎng)法后，除減少以上電費(fèi)支出外，每次應(yīng)急發(fā)電少1次鍋爐沖洗，節(jié)約耗水和耗電約合1.5萬(wàn)元，近5年來(lái)共節(jié)約63萬(wàn)元，每次可縮短應(yīng)急啟動(dòng)時(shí)間5～8 h(等同于多發(fā)電量5～8 h)。由于保養(yǎng)得當(dāng)，鍋爐使用壽命延長(zhǎng)，設(shè)備檢修周期拉長(zhǎng)，近年來(lái)檢修費(fèi)用大幅下降，累計(jì)共節(jié)約費(fèi)用約200萬(wàn)元。

4 保養(yǎng)效果評(píng)估

2008年6月以來(lái)，邵武發(fā)電公司2臺(tái)機(jī)組成功應(yīng)急發(fā)電42次。鍋爐長(zhǎng)期停(備)用時(shí)間多數(shù)在1～6個(gè)月，最長(zhǎng)達(dá)9個(gè)月以上，2臺(tái)鍋爐使用正壓熱風(fēng)吹干法或正壓熱風(fēng)吹干加充氣相緩蝕劑法效果顯著。通過(guò)周期鍋爐定期檢查，對(duì)相應(yīng)系統(tǒng)割管按標(biāo)準(zhǔn)檢查受熱面，均無(wú)積水和銹蝕現(xiàn)象，每次機(jī)組啟動(dòng)前對(duì)鍋爐各系統(tǒng)沖洗1次后水質(zhì)即合格，更無(wú)因保養(yǎng)不當(dāng)而造成的鍋爐受熱面爆管現(xiàn)象，延長(zhǎng)了鍋爐設(shè)備的壽命，節(jié)省了大量的設(shè)備檢修和維護(hù)費(fèi)用，為電網(wǎng)在極端條件下應(yīng)急發(fā)電爭(zhēng)取到了寶貴時(shí)間，履行應(yīng)急發(fā)電職責(zé)，承擔(dān)社會(huì)責(zé)任。由于正壓熱風(fēng)吹干加充氣相緩蝕劑保養(yǎng)法使用操作方便，保養(yǎng)效果好，經(jīng)濟(jì)性佳，在2012年“6·18海峽兩岸職工創(chuàng)新成果展”上榮獲銀獎(jiǎng)，并已在福建區(qū)域部分火電企業(yè)推廣。

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